利用遥感等手段圈定紫金山铜金矿床外围找矿有利区

李明

利用遥感等手段圈定紫金山铜金矿床外围找矿有利区

李明

(福建省地质调查研究院，福州 350013)

为了对福建省上杭县紫金山铜金矿床及其外围进行矿产资源潜力评价，以1∶5万地质图为基础，利用2001年获取的Landsat ETM+图像对该区域进行线性构造、环形构造、火山构造及侵入岩的遥感解译;并结合遥感蚀变异常信息以及物探、化探、重砂等资料，在936 km2范围内圈出6处找矿有利区，为该区域进一步找矿提供了新的线索。

Landsat ETM+图像;紫金山铜金矿床;构造解译;找矿有利区

0 引言

福建省上杭县紫金山铜金矿床位于上杭县城正北20 km、海拔1 300 m平地拔起的紫金山区，山下汀江环绕，是一座上部蕴藏金、下部蕴藏铜的大型铜金矿床。有关资料分析表明，金铜矿资源潜在价值高达数百亿元。该矿床的开发对调整和优化福建冶金行业产业结构、加快龙岩和上杭老区的经济发展，具有十分重要意义。多年来，包括紫金矿业公司在内，福建省多支地勘队伍一直努力在紫金山外围寻找新矿床，以期取得找矿新突破。

本文通过综合地质矿产资料、遥感蚀变异常信息、化探以及重砂资料，建立找矿模型;并对该区域遥感图像进行构造解译，圈出部分找矿有利区，为该区域进一步找矿提供了新的线索。

1 紫金山矿区概况

1.1 地质概况

1.1.1 矿床构造位置

上杭紫金山矿区位于华南加里东褶皱系东部、东南沿海火山活动带西部亚带、闽西南晚古生代拗陷之西南侧、上杭—云霄北西(NW)向深断裂带西北段与北东(NE)向宣和复背斜西南倾伏端交汇部位、上杭NW向白垩纪陆相火山—沉积盆地东缘［1］。矿区的主要成矿、控矿构造为燕山期的NE向与NW向构造及其交汇处，矿体主要分布于火山西北侧脉状角砾岩的内外接触带中，呈脉状、透镜状成群分布，具有“上金下铜”的垂直分带特点。

1.1.2 成矿机理

燕山早期酸性岩浆沿宣和复背斜的南阳背斜轴部侵入，构成紫金山地区主体岩性(壳源重熔)，主要岩性为中粗粒花岗岩、中细粒二长花岗岩和细粒白云母花岗岩。其中，中细粒二长花岗岩是铜金矿体的重要围岩。岩体侵入过程中，萃取了部分地层的成矿元素，在岩体的顶部和边缘形成高背景场［2］;而同期形成的规模较大的NE向断裂，成为紫金山地区重要的控矿构造。燕山晚期，该区发生大规模中酸性岩浆(幔源成因)侵入活动(隐伏)，该岩浆超浅成侵入及喷出地表，形成火山机构，并发生隐蔽爆破作用。在NW向构造背景下，白垩纪火山－次火山的气液作用形成了一系列脉状角砾岩，同时发生多期次的蚀变和矿化作用，环绕一级主热液通道形成蚀变和矿化分带［3］;后期逐渐过渡到低温热液期，在上部形成低温硅帽，并伴生着金(铜)的矿化，是金矿的重要成矿期。

1.2 遥感图像及预处理

本文进行蚀变异常信息提取所使用的数据为Landsat ETM+遥感图像，获取时间为2001年11月22日，图像色彩丰富，层次感和清晰度好，无云层覆盖，干扰信息少，各种构造形迹显示清楚，地质可解译程度很高，并经过了几何纠正和正射纠正。目视解译图像为 ETM 7(R)，ETM 4(G)，ETM 1(B)波段组合的假彩色合成图像，并融合了高分辨率的ETM 8波段数据。

在ETM+图像的各波段中，ETM 1—3为可见光波段，其中ETM 2和ETM 3包含了铁氧化物信息，铁染矿物在ETM 3波段存在反射峰;粘土矿物在ETM 5波段存在反射峰，在ETM 4和ETM 7波段存在吸收谷。根据上述光谱反射和吸收特征，在选择参与主成分分析的波段组合时，在经过去干扰处理的基础上，遥感羟基异常提取选择ETM 1，ETM 4，ETM 5，ETM 7四个波段，遥感铁染异常信息提取选择 ETM 1，ETM 3，ETM 4，ETM 5 四个波段。

用于提取遥感蚀变异常的ASTER数据的获取时间为2004年12月12日，数据质量较好，干扰因素较少，经在ENVI系统中进行的投影纠正，转换到高斯－克吕格投影、北京54坐标系。

用于开采痕迹对比的图像为1989年3月10日获取的Landsat5 TM数据，图像较清晰，研究区内无云层覆盖。

用于验证遥感研究结果的SPOT图像为2009年获取，空间分辨率为2.5 m。

1.3 遥感图像特征

紫金山铜金矿床处于NE向中寮—金山脚下断裂带、NW向赤水—石圳潭断裂带和常树下—小金山断裂带的交汇处，在ETM+图像上，上述NE向和NW向线性影像控制了紫金山主峰东南的环形影像(已知古火山口)、青草潮环形影像(具火山机构特征)和麒麟殿环形影像(火山机构成因的环形特征)等3个环形影像。这些线性影像和古火山机构及其相应的环形影像组合是反映已知矿床控矿条件的遥感地质特征［4］。

2 遥感综合研究与找矿有利区预测

2.1 遥感综合研究方法

遥感综合研究是以遥感手段为基础，结合地质、物探、化探、自然重砂等多种地学资料，对目标区域进行找矿有利区预测的方法。遥感手段主要分两个方面:一方面结合遥感图像进行各类与成矿控矿有关构造的解译;另一方面利用多光谱遥感数据进行蚀变异常信息的提取。

2.1.1 遥感构造解译

地质构造的遥感解译一般是根据“线、带、环、块、色”遥感找矿五要素［5］进行，由于该区域铜金矿床成矿类型主要与燕山期基性—中酸性、酸性岩浆活动有关，故在解译过程中着重对(破)火山机构和斑岩脉进行解译。经解译和分析发现，该区与火山机构有关的环形构造多达30个(并且还不包括较小的火山口)，大大提高了以往地质工作对该区域火山机构的认识。在对紫金山铜金矿床的解译上，由于为露天开矿，后期开采活动对其表层的线环等构造特征破坏严重，故本文引用了较老的地质遥感资料。

2.1.2 遥感异常信息提取

本次遥感异常信息提取的对象为铁染和羟基异常，提取方法采用张玉君等［6］的“主成分分析－去干扰－门限化”方法。与铁染异常信息有关的黄铁矿化、黄钾铁矾、矽卡岩化等围岩蚀变，以及与羟基异常信息有关的矽卡岩化、绢云母化、绿泥石化、青磐岩化、泥化及硅化等围岩蚀变，均与铜金矿关系密切，能较好地指示铜金矿的存在。在紫金山铜金矿区，铁染异常和羟基异常的分布都很广泛，只是前者大多分布在矿区外围，后者则集中在矿区内部。

2.1.3 物探、化探、重砂资料的综合分析

本区航磁异常呈北低南高的态势，紫金山矿区位于正负航磁异常之间。1∶5万水系沉积物测量结果显示，以 ω(Au)=2.5 ×10－9为异常下限，存在 Au 异常11处;以ω(Cu)=35×10－6为异常下限，存在Cu异常12处;紫金山矿区处于Cu，Au异常高浓度中心，区域上有2处Au重砂异常，且异常面积较大。

2.1.4 找矿有利区的圈定

从本区的成矿机理出发，经综合分析紫金山铜金矿区各种遥感和地质、物探、化探、重砂等资料，初步总结出在该矿区外围找矿的5个基本的找矿标志:

1)与紫金山矿区相同或相似的成矿、控矿构造部位，特别是遥感图像特征明显的控矿构造体。

2)与燕山期基性—中酸性、酸性岩浆活动有关的花岗岩及潜火山岩，具备热液成矿条件。应该指出的是，由于受现阶段地质填图或矿产调查资料精度的影响，目前还不能把这种花岗岩及潜火山岩作为必要条件去预测找矿的有利区。

3)角砾岩和低温硅化蚀变与金矿关系密切。金矿主要赋存于隐爆角砾岩筒内、外接触带，低温硅化蚀变是次生金矿最明显的近矿蚀变，对于寻找金矿均有着重要的指示意义。

4)铁染和羟基遥感异常信息是指示与成矿有关围岩蚀变的重要依据。

5)化探、重砂等异常信息是比较重要的佐证资料。

本文初步认定，只要符合以上5个找矿标志中的3个，即可认为是下一步找矿的有利区(但对某些特殊含矿构造体的推测除外)。

以2001年获取的Landsat ETM+图像为主，并变换不同的波段组合，对该区域遥感图像进行了线性影像和环形影像的增强处理和人工目视解译，共解译出线性构造71条、环形构造75个;结合遥感蚀变异常信息、地质、物化探以及重砂资料进行综合分析和找矿预测，圈出找矿有利区6个(图1中的A～F等6个区)。

图1 紫金山铜金矿床及外围ETM+图像(左)与遥感构造解译图(右)Fig.1 ETM+image(left)and remote sensing structure interpretation map(right)of Zijinshan mountain copper－gold deposit and its surrounding area

2.2 找矿有利区的地质特征与遥感图像特征

2.2.1 A 区特征

该区位于武平县中堡镇新湖村正北约1 200 m处，地质资料显示该处为上泥盆统桃子坑组(D3tz)地层，岩性为石英砂岩、砂砾岩。地形上为一小段条形山脊，沿NNE向发育，长约1 km;中间有横穿的小断裂，呈破碎状;两侧为菱形包围断层，菱形断层的最大跨度为500 m;北侧有小环形山阻断此山脊;两条NE向断层平行展布于外围两侧，为很有利的成矿构造体，推断该区可能存在金矿脉。

2.2.2 B 区特征

该区位于珊瑚乡东偏北4.5 km处，分布着下白垩统黄坑组(K1h1)火山凝灰质砂砾岩、粉砂岩、凝灰岩地层;为一破火山机构，由火山喷发引起的小断裂构造呈放射状、向心状分布，环形构造呈近圆状，直径1.3 km;山顶呈三棱形，推测火山口在山顶的西北方向，地势比山顶略低。在该火山周围区域，分布着上泥盆统天瓦山东组(D3t1)灰白、黄白色石英砾岩，砂砾岩夹石英砂岩，千枚状粉砂岩和泥岩地层。在高温到低温热液条件下，各种岩石都可发生硅化作用，而低温硅化对铜金矿床的发育有很好的指示作用;且该区北部处于重砂Au元素异常区，南部处于化探Au元素异常区，故下一步找矿工作应以在该地区(特别是与泥盆系的接触部位)寻找低温硅化带或明矾石化带等蚀变矿物分布带为主。

2.2.3 C 区特征

该区位于才溪镇平峰山东，环形构造影像清晰，呈双重复合环状，环心有一NE走向山脉;同时，有一NW向断层与外环相切。该山脉北侧400 m山腰部位发育有NEE向波状断层，影响着岩性的分布。以往地质资料显示，该区域的上部区域为上泥盆统天瓦山东组(D3t1)砾岩、砂砾岩和石英砂岩地层，下部区域则为新元古界楼子坝组(Pt3l3)变质杂砂岩—变质粉砂岩—千枚岩地层。从环形构造的形态及其周围地质环境来看，该环形构造为较明显的超浅层次火山岩体，与紫金山所在区域的侏罗世正长花岗岩(J3ξγ)岩体一起，同处于上杭—云霄NW向深断裂带与NE向宣和复背斜的交汇区域，具有和紫金山相似的地质条件，与斑岩型矿床相关;据化探资料显示，该区域Au元素异常处于高值区(图2(左));据航磁ΔT等值线平面图显示，该区域和紫金山铜金矿床一样，同处于正负航磁异常之间(图2(右));故推测该区为较好的寻找金矿的有利区。

图2 C区域化探Au元素异常分布图(左)与航磁ΔT等值线平面图(右)Fig.2 Geochemical Au element anomaly distribution(left)and aeromagnetic ΔT isoline plan(right)of region C

2.2.4 D 区特征

该区域位于上杭县湖洋乡五坊村NEE方向1 200 m处，为一单环构造，呈NNW向椭圆形，直径1.25 km;环中心有NNE向条形山脊，为岩脉发育而成。根据地质资料显示，该环形构造发育在上杭—云霄NW向深断裂带的边缘部位，同时也处于NE向宣和复背斜构造带中，环内发育有多条断层，构造形迹较为清晰。出露的岩体为晚侏罗世正长花岗岩(J3ξγ)，环左侧是晚侏罗世石英二长岩(J3ηο)，环右侧是晚白垩世浅灰色石英二长斑岩(K2c);在该岩体内外接触带上，有较强烈的铁染遥感异常信息和较弱的羟基遥感异常信息存在(图3)，符合具有“强铁染异常+弱羟基异常”组合模式、与小型金矿之间存在较为密切的空间对应关系的规律［7］。在与晚白垩世浅灰色石英二长斑岩的交界部位，有硅化蚀变存在，根据所处侵入岩和构造情况推断，此岩体可能为超浅层火山岩岩体，与紫金山地质环境颇为相似;并且符合低温硅化带是金矿的重要蚀变标志的成矿条件，故推测该区域可能有金矿化存在。

2.2.5 E 区特征

该区域位于上杭县湖洋乡东偏北约2 km处，在图像上表现为一个单环特征的环形构造。环内有NE走向岩脉，有多条小断层与之相交，其中一NE向断层与环内岩脉在形态走向上是一体的，为后期的侵入岩岩体所阻断，地质资料显示为早白垩世二长花岗岩(K1ηγ)。在与晚侏罗世石英二长岩(J3ηο)的接触带上，代表硅化蚀变的遥感羟基异常信息分布较好，角砾岩比较发育，符合紫金山矿区矿体发育在脉状角砾岩中的成矿规律;且处于航磁ΔT等值线由正到负的骤降区，故推测在环的内外接触带上有金矿发育的可能。

2.2.6 F 区特征

该区域位于永定县洪山乡下径正东300 m处，构造环境和E区域很相似，被同一组北东向断层所控制，具有很好的容矿控矿条件，只是岩性不同(该区域的岩性为早侏罗世二长花岗岩(J1ηγ))。结合ASTER数据提取出的遥感羟基异常来看，在环形构造的内、外接触带上，羟基异常非常明显，符合陈三明等［7］所述之羟基异常是对Au成矿有利区的有效指示。地质资料显示该区有硅化蚀变和角砾岩发育，并和E区一样处于航磁ΔT等值线由正到负的骤降区，故推测该区可能为一矿脉。

图3 D区域铁染和羟基异常信息分布图Fig.3 Iron dye and hydroxyl anomaly information distribution of region D

2.3 遥感研究结果的验证

由于所圈定的找矿有利区勘查程度较低，目前尚未能搜集到相应的矿(化)点资料进行验证，除D，E，F区在高分辨率遥感图像上有人工开采的迹象外，其他3个区在图像上没有相应的表现，有待通过以后野外地质工作进行验证。图4为D，E，F三个找矿有利区的SPOT图像(D区影像中，在山顶位置有不同于居民地和田地的白色斑点，疑为开采的痕迹;E区和F区影像中，山顶位置为亮白色，且有道路上下相通，符合一般矿区特点。)，但以上3个区在1989年3月获取的Landsat5 TM图像上均无任何开采痕迹(图5)。

图4 3个区域SPOT遥感图像Fig.4 SPOT images of the three regions

图5 3个区域TM遥感图像Fig.5 TM images of the three regions

3 结论

1)通过分析福建省上杭县紫金山铜金矿区矿床构造部位、成矿机理及遥感图像特征，结合遥感蚀变异常信息、物化探及重砂等多种地学资料，建立基于遥感的综合找矿标志，圈定出一批找矿有利区，为进一步找矿提供了新的线索。

2)紫金山铜金矿床及其外围地区植被覆盖度很高，在A，B，C三区更是完全没有出露的岩石或土壤，使遥感异常信息提取难以发挥作用;在找矿有利区的圈定上，更多的是依靠构造解译结果和其他找矿标志，不能不说是一个遗憾。

3)本文因条件所限，未能进行适当的野外检查、验证工作，影响了本文的深度和说服力，建议野外地质作业人员在使用本文成果时做全面考虑。

志谢:本文在成文过程得到了中国国土资源航空物探遥感中心教授级高工于学政博士的悉心指导和大力支持，以及福建省地质调查研究院陈润生总工程师的审阅，在此表示衷心感谢。

［1］ 冯宗帜.福建中生代火山作用与构造环境［J］.中国区域地质，1993，15(4):311 －316.

［2］ 王培宗，陈耀安，曹宝庭，等.福建省地壳—上地幔结构及深部构造背景的研究［J］.福建地质，1993，12(2):79 －158.

［3］ 王少怀.初论紫金山铜金矿床超临界成矿流体系统［J］.地质找矿论丛，2006，21(增刊):5 －9.

［4］ 福建省地质调查研究院.福建省国土资源遥感综合调查报告［R］.福州:福建省地质调查研究院，2004.

［5］ 杨日红，于学政.藏东三江地区遥感五要素模式找矿远景［J］.现代地质，2004，18(4):543 －548.

［6］ 张玉君，曾朝铭，陈 薇.ETM+(TM)蚀变遥感异常提取方法研究与应用——方法选择和技术流程［J］.国土资源遥感，2003(2):44－50.

［7］ 陈三明，钱建平，陈宏毅.桂东南植被覆盖区的抗干扰遥感蚀变信息优化提取与找矿预测［J］.桂林理工大学学报，2010，30(1):33－40.

The Delineation of Potential Ore－prospecting Areas in the Zijinshan Copper－Gold Deposit and Its Outskirts by Using Remote Sensing and Other Means

LI Ming
(Fujian Institute of Geology Survey and Research，Fuzhou 350013，China)

In order to appraise the resources potential of the Zijinshan copper－gold deposit and its outskirts in Shanghang County of Fujian Province，the authors interpreted linear structures，ring structures，volcanic structures and intrusive rocks on the basis of 1 ∶50 000 geological map and by using Landsat ETM+image acquired in 2001.In combination with remote sensing anomaly information and data of geophysical exploration，geochemical exploration and heavy concentrates，six potential favorable areas for further ore prospecting were delineated within an area of 936 km2，thus providing some new clues for further ore － prospecting work.

Landsat ETM+image;Zijinshan mountain copper－gold mineral deposit;interpretation of structure;potential ore－prospecting area

TP 79

A

1001－070X(2012)01－0137－06

10.6046/gtzyyg.2012.01.24

2011－05－26;

2011－09－23

中国地质调查局全国矿产资源潜力评价福建省矿产资源潜力评价项目(编号:1212010813012)资助。

李 明(1983－)，男，遥感科学与技术专业助理工程师，主要从事遥感地质工作。E－mail:279657577@qq.com;yijia1115@163.com。

(责任编辑:刘心季)